

// 用这个类表示双向链表的节点.

// D => Double
// 此处实现双向链表.
public class MyDLinkedList {
    // 如果不加 static, Node 就会依赖 MyDLinkedList 的 this
    static class Node {
        public String val;
        public Node prev = null;
        public Node next = null;

        public Node(String val) {
            this.val = val;
        }
    }

    // 表示整个链表. 此处不引入傀儡节点. 使用 null 表示空的链表.
    private Node head = null;
    // 为了方便后续实现尾插操作.
    private Node tail = null;

    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        stringBuilder.append("[");
        for (Node cur = head; cur != null; cur = cur.next) {
            stringBuilder.append(cur.val);
            if (cur.next != null) {
                stringBuilder.append(", ");
            }
        }
        stringBuilder.append("]");
        return stringBuilder.toString();
    }

    // 实现链表的一些核心操作.
    // 头插
    public void addFirst(String val) {
        Node newNode = new Node(val);
        if (head == null) {
            // 链表为空
            head = newNode;
            tail = newNode;
        } else {
            // 链表不空
            // 1. 让新节点和原来的头结点, 建立好关联关系.
            newNode.next = head;
            head.prev = newNode;
            // 2. 让 head 指向新节点
            head = newNode;
        }
    }

    // 尾插
    public void addLast(String val) {
        Node newNode = new Node(val);
        if (head == null) {
            // 链表为空
            head = newNode;
            tail = newNode;
        } else {
            // 链表不空
            tail.next = newNode;
            newNode.prev = tail;
            tail = newNode;
        }
    }

    // 获取链表长度.
    public int size() {
        int size = 0;
        for (Node cur = head; cur != null; cur = cur.next) {
            size++;
        }
        return size;
    }

    // 中间任意位置插入. 根据 index 下标, 插入到合适的位置上.
    public void add(int index, String val) {
        if (index < 0 || index > size()) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: " + size());
        }
        // 如果 index 为 0, 说明是头插.
        if (index == 0) {
            addFirst(val);
            return;
        }
        // 如果 index 为 size(), 说明是尾插
        if (index == size()) {
            addLast(val);
            return;
        }
        // 处理中间的一般情况.
        // 根据 index 下标, 找到待插入位置的前一个位置. 前一个元素的下标 index - 1.
        Node prev = head;
        for (int i = 0; i < index - 1; i++) {
            prev = prev.next;
        }
        // 经过上述循环, prev 已经指向待插入节点的前一个位置了.
        // 把后一个节点的位置也记录出来.
        Node next = prev.next;

        // 新节点的插入, 就是要放到 prev 和 next 之间.
        Node newNode = new Node(val);
        // a) 建立 prev 和 newNode 的关联关系.
        prev.next = newNode;
        newNode.prev = prev;
        // b) 建立 newNode 和 next 之间的关联关系.
        newNode.next = next;
        next.prev = newNode;
    }

    // 判定元素是否存在.
    public boolean contains(String val) {
        // 遍历链表, 看 val 是否存在, 存在返回 true, 不存在返回 false.
        for (Node cur = head; cur != null; cur = cur.next) {
            if (cur.val.equals(val)) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    // 查找元素, 返回该元素的下标. 如果没找到, 返回 -1.
    public int indexOf(String val) {
        int index = 0;
        for (Node cur = head; cur != null; cur = cur.next) {
            if (cur.val.equals(val)) {
                return index;
            }
            index++;
        }
        return -1;
    }

    // 删除头部元素
    public void removeFirst() {
        if (head == null) {
            // 空链表不需要删除.
            return;
        }
        // 针对只有一个节点的情况特殊处理.
        if (head.next == null) {
            head = null;
            tail = null;
            return;
        }
        head = head.next;
        head.prev = null;
    }

    // 删除尾部元素
    public void removeLast() {
        if (head == null) {
            // 空链表不需要删除.
            return;
        }
        if (head.next == null) {
            // 只有一个节点, 特殊处理.
            head = null;
            tail = null;
            return;
        }
        tail = tail.prev;
        tail.next = null;
    }

    // 指定位置删除
    public void remove(int index) {
        if (index < 0 || index >= size()) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: " + size());
        }
        if (index == 0) {
            // 头删
            removeFirst();
            return;
        }
        if (index == size() - 1) {
            // 尾删
            removeLast();
            return;
        }
        // 一般情况. 找到待删除节点的前一个位置. index - 1 的位置.
        Node prev = head;
        for (int i = 0; i < index - 1; i++) {
            prev = prev.next;
        }
        // 循环结束, prev 指向待删除元素的前一个位置了.
        // toRemove 就是要删除的元素了.
        Node toRemove = prev.next;
        // 指向待删除元素的下一个位置.
        Node next = toRemove.next;

        prev.next = next;
        next.prev = prev;
    }

    // 指定值删除
    public void remove(String val) {
        if (head == null) {
            return ;
        }
        // 判定头删/尾删特殊情况
        if (head.val.equals(val)) {
            removeFirst();
            return;
        }
        if (tail.val.equals(val)) {
            removeLast();
            return;
        }
        // 一般情况. 遍历链表, 找到待删除元素的位置.
        Node toRemove = head;
        for (; toRemove != null; toRemove = toRemove.next) {
            if (toRemove.val.equals(val)) {
                break;
            }
        }
        // 通过上述循环, 此时 toRemove 就指向了待删除元素.
        if (toRemove == null) {
            // 要删除的值在链表中不存在的.
            return;
        }
        // 真正进行删除.
        Node prev = toRemove.prev;
        Node next = toRemove.next;
        // 重新构建 prev 和 next 之间的关联关系.
        prev.next = next;
        next.prev = prev;
    }

    public void clear() {
        // 清空链表
        head = null;
        tail = null;
    }

    private static void test1() {
        MyDLinkedList list = new MyDLinkedList();
        list.addFirst("a");
        list.addFirst("b");
        list.addFirst("c");
        list.addFirst("d");
        System.out.println(list);
    }

    private static void test2() {
        MyDLinkedList list = new MyDLinkedList();
        list.addLast("a");
        list.addLast("b");
        list.addLast("c");
        list.addLast("d");
        System.out.println(list);
    }

    private static void test3() {
        MyDLinkedList list = new MyDLinkedList();
        list.add(0, "a");
        list.add(1, "b");
        list.add(2, "c");
        list.add(3, "d");
        list.add(3, "x");
        // 预期结果: [a, b, c, x, d]
        System.out.println(list);
    }

    private static void test4() {
        MyDLinkedList list = new MyDLinkedList();
        list.add(0, "a");
        list.add(1, "b");
        list.add(2, "c");
        list.add(3, "d");
        System.out.println(list.contains("a"));
        System.out.println(list.contains("x"));
        System.out.println(list.indexOf("c"));
        System.out.println(list.indexOf("x"));
    }

    private static void test5() {
        MyDLinkedList list = new MyDLinkedList();
        list.add(0, "a");
        list.add(1, "b");
        list.add(2, "c");
        list.add(3, "d");
        list.removeFirst();
        System.out.println(list);
        list.removeFirst();
        System.out.println(list);
        list.removeFirst();
        System.out.println(list);
        list.removeFirst();
        System.out.println(list);
    }

    private static void test6() {
        MyDLinkedList list = new MyDLinkedList();
        list.add(0, "a");
        list.add(1, "b");
        list.add(2, "c");
        list.add(3, "d");
        list.removeLast();
        System.out.println(list);
        list.removeLast();
        System.out.println(list);
        list.removeLast();
        System.out.println(list);
        list.removeLast();
        System.out.println(list);
    }

    public static void test7() {
        MyDLinkedList list = new MyDLinkedList();
        list.add(0, "a");
        list.add(1, "b");
        list.add(2, "c");
        list.add(3, "d");
        list.remove(3);
        System.out.println(list);
        list.remove(1);
        System.out.println(list);
        list.remove(0);
        System.out.println(list);
    }

    private static void test8() {
        MyDLinkedList list = new MyDLinkedList();
        list.add(0, "a");
        list.add(1, "b");
        list.add(2, "c");
        list.add(3, "d");
        list.remove("b");
        System.out.println(list);
    }

    // 未来的课程会学习一些 "单元测试框架" (JUnit 等)
    // 只需要给单元测试方法上加上特定注解, 即可执行到.
    public static void main(String[] args) {
        test1();
        // test2();
        // test3();
        // test4();
        // test5();
        // test6();
        // test7();
        // test8();
    }
}
